注聚合物装置自动控制系统设计与研究

摘要

目前全国各大油田经过长期的开发，主力油田均已进入高含水期，三次采油将把油田开发技术带入新阶段，而注聚合物驱油是三次采油中普遍使用的一种方法。由于注聚工程的特殊性(注入周期短、设备选用多等)，它仍是一项工程投资大、运行费用高的复杂系统工程，仍需进一步提高注聚工艺水平，提高技术水平，降低工程投资，节能降耗。 论文对国内外注聚合物装置做了深入的研究，针对胜利油田三次采油特点，重点对注聚合物装置的溶解单元和罐群单元进行了设计，以松下可编程控制器(PLC)为控制核心，设计了聚合物装置溶解单元和罐群单元硬件电路和软件控制程序，实现了聚合物的自动混配过程，同时采取了一些如输入信号软件滤波抗扰、执行机构可靠性处理等抗干扰可靠性措施，确保了全站生产安全、稳定、连续运行。 针对聚合物母液浓度控制中大迟滞系统难以精确控制，论文从预测控制理论入手，深入研究了PID控制方法及预测PID控制理论，将预测模型引入注聚站的浓度配置控制系统中，用预测出的浓度偏差作为给定补偿调节项，建立一种预测PID控制器应用于母液浓度控制，从而验证了此控制器的有效性。 论文首次采用松下PLC和西门子无线通信模块Tc35I实现注聚站远程监控。通过对TC351原理的深入分析研究，完成了TC351控制电路的电源和IGT启动电路设计；通过对松下PLC专用通信协议和SMS的PDU方式编码解码的深入研究，实现对各个监控点进行数据采集，并对TC351初始化和数据控制，完成了松下PLC与TC351的通信以及TC351与维修监控中心的通信，以短信息的方式将生产运行状况与设备运行状态发送到维修中心，实现了远程监控的功能。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题背景和研究意义

1.2国内外研究应用现状与存在的问题

1.2.1国内外研究应用现状

1.2.2注聚站自控系统存在的问题

1.3论文研究的主要内容与解决的关键技术

1.3.1论文研究的主要内容

1.3.2解决的关键技术

第2章注聚合物混配控制系统

2.1注聚站混配控制系统

2.1.1注聚站控制系统组成

2.1.2聚合物混配装置流程

2.1.3混配装置组态监控

2.1.4混配装置各单元间的联系

2.2分散溶解单元设计

2.2.1分散溶解控制系统

2.2.2分散溶解设备选取

2.2.3溶解单元自动控制系统

2.2.4系统硬件电路设计

2.2.5溶解控制软件设计

2.3罐群单元设计

2.3.1罐群控制装置与控制要求

2.3.2罐群部分自动运行控制

2.3.3控制系统模块化设计

第3章母液浓度控制与可靠性研究

3.1 PID控制与预测控制

3.1.1 PID控制算法与松下PLC实现

3.1.2预测控制的理论基础

3.1.3预测PID控制研究

3.2母液浓度预测PID控制

3.2.1清水闭环精确控制

3.2.2预测PID控制母液浓度

3.3控制系统可靠性设计

3.3.1输入干扰信号剔除

3.3.2执行机构可靠性

3.3.3接地抗干扰

第4章注聚合物远程监控系统终端设计

4.1注聚站监控原理

4.1.1SMS原理

4.1.2 AT命令

4.2远程监控系统硬件设计

4.2.1硬件选型

4.2.2TC35I模块电路硬件设计

4.3下位机控制设计

4.3.1数据采集

4.3.2初始化并发送控制

4.4上位机软件设计

4.5基于PDU模式短信息编码

4.5.1 PDU数据包格式

4.5.2TC35I发送编码

4.5.3 PDU模式短信息解码

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢